电学实验的基础知识

.误差原因电流表分压电压表分流u测 ux uai 测 ix i v与真实值比较测量值大于真实值测量值小于真实值适用条件rarx适用于大阻值电阻小阻值电阻(2)两种电路的选择临界值计算法 :电学实验的基础知识一、测量电路与控制电路的选择与设计1. 测量电路(1) 电流表的内接法和外接法的比较内接法电路图外接法rx rvr2a时，用电流表外接法 :a时，用电流表内接法。实验试探法：按图所示接好电路，让电压表一根接线柱p 先后与 a、b 处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大， 则可采用电流表外接法； 如果电流表的示数有较大的变化，采用电流表内接法。而电压表的示数变化不大，则可2. 控制电路(1) 滑动变阻器的限流式接法和分压式接法,.方式限流式接法分压式接法对比说明内容两种接法电路图负载 r 上电压调节范围reue0ue rrab串、并联关系不同分压电路调节范围大(2) 必须选用分压式的“ 3 种情况”若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求，既若滑动变阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流 ( 或电压) 仍超过电流表 ( 或电压表 ) 的量程，或超过待测电阻的额定电流 ( 或电压) ，则必须选用分压式接法。若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多， 以致在限流电路中， 滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时， 待测电阻上的电流或电压变化不明显， 此时，应改用分压式接法。若实验中要求电压从零开始调节，则必须采用分压式接法。二、练习1. 测量电路的选择 在伏安法测电阻的实验中，待测电阻rx 约为 200，电压表的内阻约为 2k，电流表的内阻约为10, 测量电路中电流表的连接方式如图1(a) 或(b) 所示，结果由公式r=u/i 计算得出，式中 u与 1 分别为电压表和电流表的示数。若将图 (a) 和(b) 中电路测得的电阻值分别记为rx1 和 rx2, 则( 填 rx1 或 rx2)更接近待测电阻的真实值， 且测量值 rx1 ( 填“大于” 、“等于”或“小于” ) 真实值，测量值 rx2 ( 填“大于”、“等于”或“小于” ) 真实值。2 控制电路的选择 有一个电阻 rx，其阻值大约是 10 ，请选择适当的器材， 以便测量其阻值。可供选择的电路如图 5。可供选择的器材是：a电动势 4.5 v 、内阻不计的电源eb 量程为 15 v、内阻 10 k 的电压表 v1 c 量程为 3 v、内阻 6 k 的电压表 v2d 量程为 300 ma、内阻 4 的电流表 a1 e 量程为 5 a、内阻 2 的电流表 a2f 最大阻值 20 、额定电流 1.5 a的滑动变阻器 r1 g最大阻值 500 、额定电流 0.5 a的滑动变阻器 r2 h 开关和若干根导线。则选用的电路是 (填甲或乙 ) ，选用的器材是 ( 填器材的字母代号 ) 。3 实验电路的设计 为了测量某待测电阻 rx的阻值 ( 约为 30 ) ，有以下一些器材可供选择。电流表 a1(量程 0 50 ma，内阻约 10 ) ； 电流表 a2(量程 0 3 a，内阻约 0.12 ) ； 电压表 v1(量程 0 3 v，内阻很大 ) ；电压表 v2(量程 0 15 v，内阻很大 ) ；电源 e(电动势约为 3 v，内阻约为 0.2 ) ； 定值电阻 r(20 ，允许最大电流 1.0 a) ；滑动变阻器 r1(010 ，允许最大电流 2.0 a) ；滑动变阻器 r2(01 k ，允许最大电流 0.5 a) ； 单刀单掷开关 s一个，导线若干。(1) 电流表应选 ，电压表应选 ，滑动变阻器应选 。( 填字母代号 )(2) 请在下面的虚线框内画出测量电阻能大)rx 的实验电路图。 ( 要求所测量范围尽可(3) 某次测量中，电压表示数为表达式为 rx 。u时，电流表示数为i ，则计算待测电阻阻值的4.(2015 北京理综， 19) 如图 6 所示，其中电流表a的量程为 0.6a，表盘均匀划分为 30 个小格，每一小格表示0.02 a ；r1 的阻值等于电流表内阻的；r2的阻值等于电流表内阻的2 倍。若用电流表 a 的表盘刻度表示流过接线柱1 的电流值，则下列分析正确的是()a将接线柱1、2 接入电路时，每一小格表示0.04 ab将接线柱1、2 接入电路时，每一小格表示0.02 ac将接线柱1、3 接入电路时，每一小格表示0.06 ad将接线柱1、3 接入电路时，每一小格表示0.01 a5. 某实验小组要精确测定一个额定电压为3 v 的 led灯正常工作时的电阻，已知该灯正常工作时电阻大约为300 ，电学符号与小灯泡电学符号相同。实验室提供的器材有：a. 电流表 a1(量程为 15 ma，内阻 ra1 约为 10 )b. 电流表 a2(量程为 2 ma，内阻 ra220 )c. 定值电阻 r1 10 d. 定值电阻 r2 1 980e. 滑动变阻器 r(0 20 ) 一个f. 电压表 v(量程为 15 v，内阻 rv约为 3 k )g. 蓄电池 e(电动势为 4 v，内阻很小 )h. 开关 s一个(1) 要完成实验，除蓄电池、开关、滑动变阻器外，还需选择的器材有 (填写器材前的字母编号 ) 。(2) 画出实验电路图。(3) 写出测量 led灯正常工作时的电阻表达式rx ，说明式中题目未给出的各物理量的意义： 。6(2016 海南单科， 12) 某同学改装和校准电压表的电路图如图8 所示，图中虚线框内是电压表的改装电路。.(1) 已知表头 g满偏电流为 100 a，表头上标记的内阻值为900 。r1、r2和r3是定值电阻。利用r1和表头构成 1 ma的电流表，然后再将其改装为两个量程的电压表。若使用a、b 两个接线柱，电压表的量程为1 v；若使用 a、c 两个接线柱，电压表的量程为3 v。则根据题给条件，定值电阻的阻值应选r1 ，r2 ， r3 。(2) 用量程为 3v, 内阻为 2500的标准电压表对改装表3v 挡的不同刻度进行校 准。所用电池的电动势e 为 5v:滑动变阻器 r有两种规格， 最大阻值分别为 50 和 5k。为方便实验中调节电压，图中r应选用最大阻值为的滑动变阻器。(3) 校准时，在闭合开关s 前，滑动变阻器的滑动端p 应靠近(填“ m”或“ n” ) 端。(4) 若由于表头 g上标记的内阻值不准，造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小，则表头g内阻的真实值(填“大于”或“小于” )900 。7、 某同学在进行扩大电 流表 量程的实验时， 需 要知 道电 流表的满偏电流和 内阻 他 设计 了 一个 用标 准电 流 表 g1 来校对 待测 电流 表 g2 的满偏电流 和测 定 g2 内 阻的电 路，如 图所 示已知g1 的量 程略 大于 g2 的量程 ，图中 r1 为滑 动变 阻器， r2 为电 阻箱 该 同学 顺利 完成 了这 个 实验 实验 过程 包含 以下步骤， 其 合理 的顺 序依次为（ 填步 骤的字母 代号 ）；a. 合 上开 关 s2b. 分 别将 r1 和 r2 的阻值 调至 最大c. 记 下 r2 的最 终读 数d. 反 复调 节 r1 和 r2 的阻 值，使g1 的示数 仍为i 1 ，使 g2 的指针 偏转 到满刻度 的一 半， 此时 r2 的最终 读数 为 re. 合 上开 关 s1f. 调 节 r1 使 g2 的指针 偏转 到满 刻度 ， 此时g1 的示 数为 i 1，记 下此 时g1 的示 数仅 从实 验设 计原 理 上看，用上 述方 法得 到的 g2 内阻 的测 量值与 真实 值相比（填 “偏 大” 、“ 偏小 ”或 “ 相等 ”） ；若 要将 g2 的量 程扩大 为 i ，并 结合 前述实 验过 程中 测量 的结果 ，写 出须在 g2 上并 联的 分流电 阻 rs 的 表达 式， rs=8、为了测量一个“ 12 v、5 w”的小灯泡在不同电压下的功率，给定了以下器材：电源： 12 v，内阻不计；电流表： 0 0.6 a ，03 a，内阻可忽略； 电压表： 0 3 v， 0 15 v，内阻很大；滑动变阻器：阻值范围0 20，允许最大电流1 a开关一个，导线若干。,.实验时要求加在灯泡两端的电压可从0 v 调到 12 v.请在方框中画出实验电路图.按画出的电路图，在图3 的实物图上连接 .某位同学测得小灯泡的伏安特性曲线如图4 所示。某次测量时，电流表指针位置如图 5 所示，电流表读数为a，此时小灯泡的实际功率为w。9、某同学想用伏安法测量电阻r，现有的器材及其代号和规格如下： 待测电阻 r（约 200 ），直流电源 e（电动势 4v，内阻不计）电流表 a1（量程 04ma，内阻约 50）电流表 a2（量程 010ma，内阻约 30 ）电压表 v1（量程 03v，内阻约 10k） 电压表 v2（量程 0l5v ，内阻约 25k ）滑动变阻器 r1（阻值范围 015，允许通过的最大电流2.0a ） 滑动变阻器 r2（阻值范围 02k，允许通过的最大电流0.5a ） 开关 s，导线若干，为使实验误差较小，要求测得多组数据进行分析，应选择的器材有待测电阻r、电源 e、开关、导线以及（填仪器符号）；请在答题卡线框内画出测量的电路图 、练